Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 2h
- Określenie wiedzy i umiejętności wymaganej u uczniów przed przystąpieniem do realizacji zajęć:
Uczeń:
- wie, że wokół magnesu stałego powstaje pole magnetyczne,
- wie, że wokół przewodnika, przez który płynie prąd, powstaje pole magnetyczne,
- wyjaśnia, w jaki sposób następuje oddziaływanie biegunów magnetycznych,
- umie scharakteryzować pole magnetyczne i przedstawić je na rysunku.
- Pojęcia kluczowe:
- pole magnetyczne,
- prąd elektryczny,
- oddziaływanie biegunów magnetycznych,
- przewodnik z prądem w polu magnetycznym,
- siła magnetyczna,
- związek siły magnetycznej z natężeniem prądu, długością przewodnika, indukcją magnetyczną pola.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Przewodnik, przez który płynie prąd umieszczony w polu magnetycznym, oddziałuje z biegunami pola magnetycznego magnesu stałego.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- bateria paluszki – 1.5 V,
- magnes neodymowy,
- pasek folii aluminiowej dł. ok. 10cm,
- gwóźdź stalowy dł. ok. 3cm.
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenie jest proste i bezpieczne, ale pamiętaj: w przypadku niespodziewanych trudności lub kłopotów należy przerwać doświadczenie i niezwłocznie zwrócić się do nauczyciela/ki.
Ważne: Podczas wykonywania doświadczeń przestrzegaj zasad BHP oraz stosuj się do regulaminu pracowni fizycznej.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna – bateria paluszki 1,5 V,
- zmienna zależna – zachowanie drutu w polu magnetycznym,
- zmienne kontrolne – bateria paluszki, magnes neodymowy, gwóźdź.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Demonstracja filmów:
Źródło: Spryciarze.pl "Jak zrobić i uruchomić silnik homopolarny"
Nauczyciel przedstawia problem „Jaka jest zasada działania silnika przedstawionego na filmie”.
„Burza mózgów” dotycząca zasady działania silnika.
Wykonanie modelu silnika na podstawie filmu: do gwoździa przymocuj magnes neodymowy, a następnie gwóźdź do baterii. Połącz biegun dodatni baterii z magnesem za pomocą drutu bez izolacji. Obserwuj zachowanie drucika. Drucik zaczyna się obracać.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Wniosek: Przewodnik, przez który płynie prąd, umieszczony w polu magnetycznym pod wpływem siły magnetycznej zaczyna się obracać. To zjawisko zostało wykorzystane przy budowie silników.
- Podsumowania doświadczenia:
- Wiem jak zbudować model silnika.
- Wiem jaka jest zasada działania silnika prądu stałego.
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- I Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
- II Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- 5.6 opisuje wzajemne oddziaływanie magnesów z elektromagnesami i wyjaśnia działanie silnika elektrycznego prądu stałego;
- 8.1 opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny.
Materiały do pobrania
Słowniczek
EKSPERYMENT, prowadzony zgodnie z metodą naukową, rozumiany jest jako proces, w trakcie którego badacz, uczeń, wprowadza zaplanowaną zmianę jednego czynnika i bada, jakie ta zmiana przynosi rezultaty, uważając przy tym, by pozostałe czynniki pozostały niezmienne.
OBSERWACJA rozumiana jako zaplanowane gromadzenie faktów, bez wprowadzania jakichkolwiek ingerencji w badane zjawisko. W trakcie obserwacji nie występuje zmienna niezależna, ponieważ nie ingerujemy w badany proces.
Eksperyment i obserwacja są realizowane zgodnie z metodą naukową, a to oznacza:
Postawienie PYTANIA BADAWCZEGO - Pytanie może być zadane przez uczniów lub zaproponowane przez nauczyciela. Pozwala to ukierunkować myśli i skoncentrować się na badanym problemie, uświadamia, że badania naukowe są wynikiem zaplanowanego działania.Dobrze skonstruowane pytanie badawcze jest pytaniem otwartym - uczeń sam chce znaleźć na nie odpowiedź.
Kolejnym krokiem jest postawienie HIPOTEZY, czyli prawdopodobnej, przewidywanej i wymyślonej przez uczniów odpowiedź na pytanie badawcze. Pamiętajmy, że przed wykonaniem eksperymentu nie ma złych lub dobrych hipotez, każda, nawet najbardziej śmiała jest dopuszczalna.
Kolejny etap to określenie ZMIENNYCH:
- ZMIENNA NIEZALEŻNA czyli to, co zmieniamy.
- ZMIENNA ZALEŻNA czyli wielkość, którą będziemy mierzyć, obserwować.
- ZMIENNE KONTROLNE czyli wszystko to, co musi zostać niezmienne.
ZMIENNA ZALEŻNA to parametr mierzony podczas doświadczenia, zmieniający się w zależności od zmian ZMIENNEJ NIEZALEŻNEJ.
W doświadczeniu naukowym pojawiają się również PRÓBY KONTROLNE. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie, jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Z kolei kontrola negatywna to dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia, wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego parametru. Nie w każdym układzie doświadczalnym da się zaplanować obie próby kontrolne.
Zajęcia z pytaniem problemowym zakładają dyskusję między uczniami na podstawie dodatkowych pytań lub przykładów dostarczonych przez nauczyciela. Zajęcia te kształcą umiejętność doboru i formułowania argumentów, słuchania osób o innym stanowisku oraz wyciągania wniosków. W wyniku dyskusji cenne byłoby wypracowanie stanowiska, by uczniowie przekonali się, że każda konstruktywna rozmowa powinna zakończyć się rzetelnym podsumowaniem.
Gry dydaktyczne wykorzystują czynnik zabawy, co wspomaga przyswajanie wiedzy przez uczniów. Gry rozwijają pomysłowość, aktywność, samodzielność, umiejętność pracy w grupie oraz uczą radzenia sobie z emocjami. Grając uczymy się przez działanie i przeżywanie. Sukcesem jest osiągnięcie celu, a nie wygrana z innymi, czy zajęcie pierwszego miejsca. Najważniejsza w grze jest dydaktyka. Wygrywać mają wszyscy.
Bibliografia
- Grażyna Francuz – Ornat, Teresa Kulawik, Maria Nowotny – Różańska; Spotkania z fizyką podręcznik dla gimnazjum, część 4, Nowa Era Sp. z. o.o. Warszawa 2011.
- Świat fizyki podręcznik dla uczniów gimnazjum, pod redakcją Barbary Sagnowskiej, ZamKor, Kraków 2011.
- http://www.youtube.com/watch?v=3aPQqNt15-o
- http://www.spryciarze.pl/zobacz/jak-zrobic-i-uruchomic-silnik-homopolarny
- http://www.youtube.com/watch?v=MR1Hk98zj4w
